FR2751253A1 - METHOD AND PLANT FOR MACHINING A BALL CAGE OF A CV JOINT AND BALL CAGE OBTAINED BY THIS METHOD - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet un procédé d'usinage d'une cage à billes (10) d'un joint de transmission homocinétique, dans lequel on découpe un lopin dans un tube, on forme successivement les faces extérieure et intérieure du lopin pour leur donner la forme d'une sphère, on réalise dans le lopin des lumières (11) de retenue des billes, on effectue un traitement thermique de la cage à billes (10) et on effectue un usinage de finition de la sphère extérieure et de la sphère intérieure. Les lumières (11) de retenue des billes sont réalisées par découpage du lopin au moyen d'un faisceau d'électrons à haute densité d'énergie. L'invention a également pour objet une installation d'usinage d'une cage à billes d'un joint de transmission homocinétique pour véhicules automobiles.The invention relates to a method of machining a ball cage (10) of a constant velocity transmission joint, in which a piece is cut from a tube, the outer and inner faces of the piece are successively formed for their give the shape of a sphere, we realize in the plot lights (11) retaining the balls, we carry out a heat treatment of the ball cage (10) and we perform a finishing machining of the outer sphere and the inner sphere. The ball retaining slots (11) are produced by cutting the piece by means of an electron beam with high energy density. The invention also relates to an installation for machining a ball cage of a constant velocity transmission joint for motor vehicles.
Description
La présente invention a pour objet un procédé et une installationThe subject of the present invention is a method and an installation
d'usinage d'une cage à billes d'unmachining a ball cage of a
joint de transmission homocinétique. constant velocity joint.
La présente invention a également pour objet The present invention also relates to
une cage à billes d'un joint de transmission homocinéti- a ball cage of a constant velocity transmission joint
que réalisée par ce procédé.than achieved by this process.
Les joints de transmission homocinétiques CV joints
sont destinés à relier deux arbres d'un véhicule auto- are intended to connect two shafts of a motor vehicle
mobile, à savoir un demi-arbre moteur transversal et une mobile, namely a transverse motor half-shaft and a
fusée de rous.rous rocket.
De manière classique, ce joint comprend essentiellement un élément extérieur en forme de cloche solidaire de la fusée et un élément intérieur adapté pour se fixer sur le demi-arbre moteur au moyen, par exemple, Conventionally, this seal essentially comprises an external bell-shaped element integral with the rocket and an internal element adapted to be fixed on the motor half-shaft by means, for example,
de cannelures et d'un circlips.splines and a circlip.
Les éléments intérieur et extérieur sont montés l'un dans l'autre par l'intermédiaire d'une cage à billes comportant des lumières de retenue desdites billes. Ces billes coopèrent avec des gorges ménagées, d'une part, dans la cavité de l'élément extérieur et, d'autre part, sur la surface périphérique de l'élément intérieur. Jusqu'à présent, ce type de cage à billes est réalisé par découpage d'un lopin dans un tube, puis, par formage, d'une part, de la face extérieure du lopin pour lui donner la forme d'une sphère et, d'autre part, de la face intérieure dudit lopin pour lui donner également la The interior and exterior elements are mounted one inside the other by means of a ball cage comprising lights for retaining said balls. These balls cooperate with grooves formed, on the one hand, in the cavity of the external element and, on the other hand, on the peripheral surface of the internal element. Up to now, this type of ball cage has been produced by cutting a piece from a tube, then, by forming, on the one hand, the external face of the piece to give it the shape of a sphere and, on the other hand, from the inside of said piece to also give it the
forme d'une sphère.shape of a sphere.
Ensuite, on réalise les lumières de retenue des billes par poinçonnage du lopin et on effectue un Then, the ball retaining lights are produced by punching the slug and a
traitement thermique de la cage à billes. heat treatment of the ball cage.
Enfin, on effectue un usinage de finition de la sphère extérieure et de la sphère intérieure de ladite Finally, a finishing machining of the outer sphere and the inner sphere of said one is carried out.
cage à billes.ball cage.
Or, la formation des lumières de retenue des billes par poinçonnage présente des inconvénients. Dans les joints homocinétiques, la transmission du couple est assurée par les billes guidées dans les fenêtres de la cage et la résistance à la rupture de ces joints est essentiellement déterminée par la résistance à la rupture However, the formation of ball retaining lights by punching has drawbacks. In constant velocity joints, the torque transmission is ensured by the balls guided in the cage windows and the breaking strength of these joints is essentially determined by the breaking strength
de ladite cage.of said cage.
En effet, le poinçonnage engendre dans la cage des déformations qui peuvent détruire les conditions géométriques à obtenir et diminuer la résistance à la rupture de cette cage, car ce poinçonnage peut provoquer Indeed, the punching generates in the cage deformations which can destroy the geometrical conditions to obtain and decrease the resistance to the rupture of this cage, because this punching can cause
des amorces de rupture.primers of rupture.
De plus, la rugosité résultant du poinçonnage des lumières de maintien des billes est le plus souvent In addition, the roughness resulting from the punching of the ball holding lights is most often
à l'origine des cas de casse des cages de joints homo- causing cases of breakages of homogeneous seals
cinétiques. Par ailleurs, les lumières réalisées par kinetics. In addition, the lights produced by
poinçonnage présentent toutes les mêmes dimensions adap- punching all have the same dimensions adapted
tées pour permettre le démontage de l'élément intérieur tees to allow disassembly of the inner element
de la cage.from the cage.
Enfin, la réalisation des lumières par poin- Finally, the realization of the lights by poin-
çonnage nécessite d'avoir un jeu de poinçons différents en fonction des dimensions de la cage et des lumières à obtenir. Ces poinçons doivent être régulièrement réusinés compte tenu des contraintes qu'ils subissent au moment Sealing requires a different set of punches depending on the dimensions of the cage and the lights to be obtained. These punches must be regularly remanufactured taking into account the constraints they undergo at the time
du poinçonnage.punching.
L'invention a pour but d'éviter ces inconvé- The object of the invention is to avoid these inconveniences.
nients en proposant un procédé et une installation d'usinage des cages à billes de joints homocinétiques présentant une grande souplesse d'usinage et permettant d'optimiser la forme des lumières ainsi que d'obtenir une nients by proposing a method and an installation for machining ball joints of constant velocity joints having a great flexibility of machining and making it possible to optimize the shape of the lights as well as to obtain a
grande précision d'usinage.high machining precision.
L'invention a donc pour objet un procédé d'usinage d'une cage à billes d'un joint de transmission homocinétique, procédé dans lequel: - on découpe un lopin dans un tube, - on forme la face extérieure du lopin pour lui donner la forme d'une sphère, - on forme la face intérieure du lopin pour lui donner la forme d'une sphère, - on réalise dans le lopin des lumières de retenue des billes, - et on effectue un traitement thermique de la cage à billes, - on effectue un usinage de finition de la sphère extérieure et de la sphère intérieure, caractérisé en ce que l'on réalise des lumières de retenue des billes par découpage du lopin au moyen d'un The subject of the invention is therefore a method of machining a ball cage of a constant velocity transmission joint, method in which: - a piece is cut from a tube, - the external face of the piece is formed to give it the shape of a sphere, - we form the inside face of the piece to give it the shape of a sphere, - we realize in the piece of ball retaining lights, - and we carry out a heat treatment of the ball cage , - a finishing machining of the outer sphere and the inner sphere is carried out, characterized in that ball-retaining lights are produced by cutting the piece by means of a
faisceau d'électrons à haute densité d'énergie. electron beam with high energy density.
L'invention a également pour objet une installation d'usinage d'une cage à billes d'un joint de transmission homocinétique, du type comprenant: - des moyens de découpage d'un lopin dans un tube, - des moyens de formage de la face extérieure du lopin pour lui donner la forme d'une sphère, -des moyens de formage de la face intérieure du lopin pour lui donner la forme d'une sphère, - des moyens d'usinage dans le lopin de lumières de retenue des billes, - des moyens de traitement thermique de la cage à billes, - et des moyens d'usinage de finition de la sphère extérieure et de la sphère intérieure, caractérisé en ce que les moyens d'usinage des lumières de retenue des billes sont formées, d'une part, par une table déplaçable transversalement et munie d'au moins une broche horizontale de support d'une cage à billes et 4_ déplaçable en rotation et, d'autre part, au moins une buse de découpage des lumières par faisceau d'électrons à haute densité d'énergie, disposée au-dessus de ladite The invention also relates to an installation for machining a ball cage of a constant velocity transmission joint, of the type comprising: - means for cutting a piece of material in a tube, - means for forming the outside face of the piece to give it the shape of a sphere, -means for forming the inside face of the piece to give it the shape of a sphere, - means for machining in the piece of ball retaining lights , - means for heat treatment of the ball cage, - and means for finishing the outer sphere and the inner sphere, characterized in that the means for machining the ball retaining slots are formed, on the one hand, by a table movable transversely and provided with at least one horizontal pin for supporting a ball cage and 4_ movable in rotation and, on the other hand, at least one nozzle for cutting the lights by beam d high energy density electrons above said
broche et déplaçable verticalement. spindle and vertically movable.
Selon d'autres caractéristiques de l'inven- tion: - la table comporte deux broches horizontales et parallèles supportant chacune une cage à billes, l'installation comprend deux buses de découpage par faisceau d'électrons à haute densité According to other characteristics of the invention: the table comprises two horizontal and parallel spindles each supporting a ball cage, the installation comprises two cutting nozzles using a high density electron beam
d'énergie, disposées chacune au-dessus d'une broche. of energy, each arranged above a spindle.
L'invention a aussi pour objet une cage d'un joint de transmission homocinétique comportant des lumières de retenue des billes, caractérisée en ce The invention also relates to a cage of a constant velocity transmission joint comprising ball retaining lights, characterized in that
qu'elle est réalisée par le procédé mentionné ci-dessus. that it is carried out by the process mentioned above.
La cage à billes selon l'invention peut The ball cage according to the invention can
comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivan- have one or more of the following characteristics:
tes: - les faces latérales des lumières convergent vers le centre de ladite cage, - une des lumières présente des dimensions tes: - the side faces of the lights converge towards the center of said cage, - one of the lights has dimensions
supérieures aux autres lumières.superior to other lights.
D'autres caractéristiques et avantages de Other features and benefits of
l'invention apparaîtront au cours de la description qui the invention will appear during the description which
va suivre, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en will follow, made with reference to the accompanying drawings, in which: - Figure 1 is a schematic view in
coupe transversale d'un joint de transmission homocinéti- cross section of a constant velocity joint
que muni d'une cage à billes réalisée par le procédé selon l'invention, la figure 2 est une vue en perspective that provided with a ball cage produced by the method according to the invention, Figure 2 is a perspective view
d'une cage à billes obtenue par le procédé selon l'inv- a ball cage obtained by the process according to the inv-
ention,ention,
- la figure 3 est une vue en coupe transver- - Figure 3 is a cross-sectional view
sale de la cage à billes, - la figure 4 est une vue schématique en élévation des moyens d'usinage des lumières dans la cage à billes, - la figure 5 est une vue schématique de côté des moyens d'usinage des lumières dans la cage à billes. dirty ball cage, - Figure 4 is a schematic elevational view of the means for machining the lights in the ball cage, - Figure 5 is a schematic side view of the means for machining the lights in the cage ball.
Sur la figure 1, on a représenté schémati- In Figure 1, there is shown schematically
quement un joint de transmission homocinétique désigné dans son ensemble par la référence 1 et destiné à relier only a constant velocity transmission joint designated as a whole by the reference 1 and intended to connect
deux arbres d'un véhicule automobile, à savoir un demi- two shafts of a motor vehicle, namely a half
arbre moteur 2 transversal et une fusée de roue 3. transverse motor shaft 2 and a wheel spindle 3.
Ce joint homocinétique 1 comprend essen- This constant velocity joint 1 essentially comprises
tiellement un élément extérieur 4 en forme de cloche venue de matière avec la fusée 3 et un élément intérieur adapté pour se fixer sur le demi-arbre moteur 2 au tial an external element 4 in the form of a bell formed integrally with the rocket 3 and an internal element adapted to be fixed on the motor half-shaft 2 to the
moyen de cannelures 6 et d'un circlips 7. by means of grooves 6 and a circlip 7.
Les éléments extérieur et intérieur, res- The exterior and interior elements,
pectivement 4 et 5, sont montés l'un dans l'autre par pectively 4 and 5, are mounted one inside the other by
l'intermédiaire d'une cage à billes 10. through a ball cage 10.
Ainsi que représenté à la figure 2, la cage 10 est formée par une portion de tube comportant une surface extérieure en forme de sphère et une surface As shown in Figure 2, the cage 10 is formed by a portion of tube having an outer surface in the form of a sphere and a surface
intérieure également en forme de sphère. interior also in the shape of a sphere.
Cette cage 10 comporte également des lumières 1il uniformément réparties sur le pourtour de ladite cage This cage 10 also includes lights 1il uniformly distributed around the periphery of said cage
qui sont destinées à retenir des billes 8, comme re- which are intended to retain balls 8, as re-
présenté à la figure 1.shown in Figure 1.
Les billes 8 coopèrent avec des gorges, non représentées, ménagées, d'une part, dans la cavité de l'élément extérieur 4 et, d'autre part, sur la surface The balls 8 cooperate with grooves, not shown, formed, on the one hand, in the cavity of the external element 4 and, on the other hand, on the surface
périphérique de l'élément intérieur 5. inner element peripheral 5.
Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures 2 et 3, les lumières 11 sont au nombre de six, respectivement lia, 11b...llf, comportant chacune deux faces longitudinales, respectivement 12 et 13, et In the embodiment shown in FIGS. 2 and 3, the openings 11 are six in number, respectively 11a, 11b ... llf, each comprising two longitudinal faces, respectively 12 and 13, and
deux faces latérales, respectivement 14 et 15. two side faces, respectively 14 and 15.
Comme représenté à la figure 3, les faces latérales 14 et 15 des lumières lia, llb...llf convergent As shown in Figure 3, the side faces 14 and 15 of the lights lia, llb ... llf converge
toutes vers le centre de la cage à billes 10. all towards the center of the ball cage 10.
Par ailleurs, l'une des lumières 11 par exem- Furthermore, one of the lights 11 for example-
ple la lumière lia possède des dimensions supérieures aux autres lumières 1lb...llf de manière à pouvoir monter ple the light lia has dimensions larger than the other lights 1lb ... llf so that it can be mounted
l'élément intérieur 5 de ladite cage à billes 10. the inner element 5 of said ball cage 10.
Le procédé d'usinage de la cage à billes 10 consiste à découper un lopin 9 dans un tube, à former successivement la face extérieure du lopin 9 pour lui donner la forme d'une sphère et la face intérieure dudit lopin pour lui donner également la forme d'une sphère et à réaliser dans le lopin les lumières 11 de retenue des The method of machining the ball cage 10 consists of cutting a piece 9 from a tube, successively forming the outside face of the piece 9 to give it the shape of a sphere and the inside face of said piece to also give it the shape of a sphere and to make in the plot the lights 11 for retaining
billes 8.balls 8.
Ensuite, le procédé consiste à effectuer un Then, the method consists in carrying out a
traitement thermique de la cage à billes 10 et à effec- heat treatment of ball cage 10 and to effect
tuer un usinage de finition de la sphère extérieure et kill a finish machining of the outer sphere and
de la sphère intérieure de ladite cage à billes 10. of the inner sphere of said ball cage 10.
Selon l'invention, les lumières 11 de retenue des billes 8 de la cage à billes 10 sont réalisées par découpage au moyen d'un faisceau d'électrons à haute According to the invention, the holes 11 for retaining the balls 8 of the ball cage 10 are produced by cutting by means of a high-electron beam.
densité d'énergie.energy density.
Pour cela, l'installation d'usinage de la cage à billes 10 comporte des moyens de découpage de lopin dans un tube, des moyens de formage successivement de la face extérieure et de la face intérieure de chaque lopin pour leur donner la forme d'une sphère et des moyens d'usinage dans lesdits lopins 9 de lumière 11 de For this, the installation for machining the ball cage 10 comprises means for cutting a piece from a tube, means for successively forming the outside face and the inside face of each piece to give them the form of a sphere and machining means in said lumines 9 of light 11 of
retenue des billes 8.ball retention 8.
Cette installation comporte également des moyens de traitement thermique de la cage à billes 10 This installation also includes means for heat treatment of the ball cage 10
et des moyens d'usinage de finition de la sphère exté- and means for finishing machining of the outer sphere
rieure et de la sphère intérieure de ladite cage à billes 10. Sur les figures 4 et 5, on a représenté uniquement des moyens d'usinage dans le lopin 9 des the inner sphere of said ball cage 10. In FIGS. 4 and 5, only machining means have been shown in the billet 9 of the
lumières 11 de retenue des billes 8. lights 11 for retaining the balls 8.
Ces moyens d'usinage sont formés par un ensemble désigné par la référence 20 qui comporte un bâti 21 dont la surface supérieure est pourvue d'une table 22 déplaçable transversalement par l'intermédiaire par exemple de glissières 23 et d'un système 24 classique These machining means are formed by an assembly designated by the reference 20 which comprises a frame 21, the upper surface of which is provided with a table 22 which can be moved transversely by means of slides 23 and a conventional system 24, for example.
constitué d'un ensemble écrou et vis sans fin. consisting of a nut and worm gear assembly.
La table 22 supporte deux broches 25 paral- Table 22 supports two spindles 25 parallel
lèles destinées à recevoir chacune un lopin 9 destiné à leles intended to each receive a piece 9 intended for
former chacun une cage à billes 10. each form a ball cage 10.
Ainsi que représenté à la figure 5, chaque broche 25 est entraînée en rotation par exemple par un As shown in Figure 5, each spindle 25 is rotated for example by a
ensemble moto-réducteur 26.motor-reducer assembly 26.
Les moyens d'usinage des lumières 11 compor- The means of machining the lights 11 comprises
tent également deux buses 27 de découpage des lumières 11 dans les lopins 9 par faisceau d'électrons à haute are also trying two nozzles 27 for cutting the lights 11 in the plots 9 by high electron beam
densité d'énergie.energy density.
Ainsi que représenté à la figure 4, chaque buse 27 est disposée au- dessus d'une broche 25 et est As shown in Figure 4, each nozzle 27 is disposed above a pin 25 and is
montée à l'extrémité d'une colonne 28 déplaçable verti- mounted at the end of a vertically movable column 28
calement par des moyens appropriés 29. securely by appropriate means 29.
Comme représenté à la figure 4, l'installa- As shown in Figure 4, the installation
tion comporte des moyens 30 d'alimentation des lopins 9 sur les broches 25 et des moyens 40 d'évacuation des tion comprises means 30 for feeding the pieces 9 on the pins 25 and means 40 for discharging the
cages à billes 10 après l'usinage des lumières 11. ball cages 10 after machining the lights 11.
Les moyens 30 d'alimentation sont constitués par exemple par un tube d'alimentation 31, un élévateur 32 et un bras de chargement 33 simultanément de deux The feed means 30 are constituted for example by a feed tube 31, an elevator 32 and a loading arm 33 simultaneously of two
lopins 9 sur les broches 25.plots 9 on pins 25.
Ce bras de chargement 33 est monté pivotant autour d'un axe horizontal 34 et comporte à son extrémité This loading arm 33 is pivotally mounted about a horizontal axis 34 and has at its end
libre deux organes de préhension des lopins 9. free two gripping organs of the pieces 9.
Les moyens 40 d'évacuation des cages 10 sont formés par un bras de déchargement 41 monté pivotant autour d'un axe horizontal 42 et qui comporte, à son The means 40 for evacuating the cages 10 are formed by an unloading arm 41 mounted pivoting about a horizontal axis 42 and which comprises, at its
extrémité libre, deux organes de préhension des cages 10. free end, two gripping members for the cages 10.
Les moyens d'évacuation des cages 10 compor- The means of evacuating the cages 10 comprises
tent également un tube de déchargement 43. also try a discharge tube 43.
5.Les moyens d'usinage des lumières 11 des 5.The means of machining the lights 11 of
cages à billes 10 fonctionnent de la manière suivante. ball cages 10 operate in the following manner.
Après découpage des lopins 9 dans un tube et formage des faces extérieure et intérieure desdits lopins 9, ces lopins sont déversés dans le tube de chargement 31, puis transportés par l'élévateur 32 jusqu'au bras de After cutting the pieces 9 from a tube and forming the outer and inner faces of said pieces 9, these pieces are poured into the loading tube 31, then transported by the elevator 32 to the arm of
chargement 33.loading 33.
Le bras de chargement 33 après la préhension de deux lopins 9 pivote autour de l'axe 34 entre une position verticale et une position horizontale de telle manière que ces lopins 9 se trouvent dans l'axe des The loading arm 33 after gripping two pieces 9 pivots about the axis 34 between a vertical position and a horizontal position so that these pieces 9 are in the axis of the
broches 25.pins 25.
Ensuite, par déplacement de la table 22, les deux lopins 9 sont transférés sur les broches 25 et le bras de chargement 33 est ramené dans sa position Then, by moving the table 22, the two pieces 9 are transferred to the pins 25 and the loading arm 33 is returned to its position
verticale.vertical.
Les buses 25 sont descendues à une distance déterminée des lopins 9 et par déplacement transversal de la table 22 et rotation des broches 25, chaque lumière 11 est réalisée successivement sur les deux lopins 9 au moyen des deux faisceaux d'électrons à haute densité d'énergie. Le déplacement transversal de la table 22 ainsi que la rotation des broches 25 sont programmés en The nozzles 25 are lowered at a determined distance from the pieces 9 and by transverse displacement of the table 22 and rotation of the pins 25, each light 11 is produced successively on the two pieces 9 by means of two electron beams with high density of energy. The transverse displacement of the table 22 as well as the rotation of the spindles 25 are programmed in
fonction des dimensions des lumières à réaliser. depending on the dimensions of the lights to be produced.
Après l'usinage des lumières 11, le bras de After machining the lights 11, the arm of
déchargement 41 pivote pour se positionner horizontale- unloading 41 pivots to position itself horizontal-
ment et les cages à billes 10 sont transférées des broches 25 sur les organes de préhension du bras de déchargement 41 et ce bras de déchargement pivote pour être amené dans une position verticale et les cages à ment and the ball cages 10 are transferred from the pins 25 to the gripping members of the unloading arm 41 and this unloading arm pivots to be brought into a vertical position and the cages to
billes 10 sont évacuées par le tube de déchargement 43. balls 10 are discharged through the discharge tube 43.
Le cycle recommence pour l'usinage de deux The cycle starts again for machining two
autres lopins et ainsi de suite.other plots and so on.
L'usinage des lumières 11 des cages à billes 10 par faisceau d'électrons à haute densité d'énergie présente l'avantage de pouvoir optimiser la forme des lumières ainsi que d'obtenir une grande précision et une The machining of the lights 11 of the ball cages 10 by electron beam with high energy density has the advantage of being able to optimize the shape of the lights as well as to obtain high precision and
grande souplesse d'usinage.great flexibility of machining.
Par ailleurs, le procédé et l'installation selon l'invention présentant l'avantage de pouvoir usiner Furthermore, the method and the installation according to the invention having the advantage of being able to machine
les lumières aux justes dimensions ce qui permet d'écono- lights at the right dimensions which allows
miser de la matière et de supprimer toute déformation au moment de l'usinage de ces lumières, tout en conservant les conditions géométriques de la cage à billes après put material and remove any deformation during the machining of these lights, while maintaining the geometric conditions of the ball cage after
l'usinage de ces lumières.the machining of these lights.
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